JP4769634B2 - Imaging device and noise removal method in imaging device - Google Patents

Imaging device and noise removal method in imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP4769634B2
JP4769634B2 JP2006141402A JP2006141402A JP4769634B2 JP 4769634 B2 JP4769634 B2 JP 4769634B2 JP 2006141402 A JP2006141402 A JP 2006141402A JP 2006141402 A JP2006141402 A JP 2006141402A JP 4769634 B2 JP4769634 B2 JP 4769634B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
exposure data
image sensor
data
similarity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006141402A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007312284A (en
Inventor
有紀 南
雅裕 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2006141402A priority Critical patent/JP4769634B2/en
Publication of JP2007312284A publication Critical patent/JP2007312284A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4769634B2 publication Critical patent/JP4769634B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置で主に低輝度の被写体を撮影する際に生じるノイズや手ぶれを軽減する技術に関する。   The present invention relates to a technique for reducing noise and camera shake that occur when an imaging device such as a digital camera mainly captures a low-luminance subject.

一般的に、イメージセンサを用いて静止画像を得るディジタルカメラにおいて、被写体輝度が低く、フラッシュ等を使用せずに撮影を行う場合、イメージセンサの電荷蓄積時間を長く(即ちシャッター速度を遅く)したり、イメージセンサからの出力信号の増幅率(一般にISO感度)を高くする等して撮影画像の輝度を調節している。   Generally, in a digital camera that obtains a still image using an image sensor, the subject brightness is low, and when shooting is performed without using a flash or the like, the charge accumulation time of the image sensor is increased (that is, the shutter speed is decreased). The brightness of the captured image is adjusted by increasing the amplification factor (generally ISO sensitivity) of the output signal from the image sensor.

しかし、シャッター速度を遅くすると、撮像中に撮影者の動きによりイメージセンサ上に結像されている像の位置が相対的に動き、いわゆる手ぶれが発生する。反対に感度を高くすると、元々イメージセンサの各画素に蓄積された電荷量が少なく、S/Nが小さい出力信号を高い増幅率で増幅するのでノイズが顕著になるといった問題を有している。   However, when the shutter speed is slowed down, the position of the image formed on the image sensor relatively moves due to the movement of the photographer during imaging, and so-called camera shake occurs. On the other hand, when the sensitivity is increased, there is a problem that noise is conspicuous because an output signal with a small S / N is amplified with a high amplification factor because the amount of charge originally stored in each pixel of the image sensor is small.

これらの対策として、通常撮影時のn倍のシャッター速度、n倍の感度でn回露光し(nは2以上の整数)、n枚の露光データから手ぶれを電子的に補正し、ノイズを平均化により軽減した1枚の静止画像を得る手法(特許文献1)や、シャッター速度だけをn倍し、同様にn回露光し、得られたn枚の露光データをぶれ量を考慮しながら加算合成して、S/Nを悪化させずにn倍の露光量の静止画像を得る手法(特許文献2)などが試みられている。   As countermeasures, exposure is performed n times with n times the shutter speed and n times sensitivity during normal shooting (n is an integer of 2 or more), and camera shake is electronically corrected from n exposure data, and noise is averaged. (Patent Document 1) to obtain a single still image that is reduced by the conversion, or multiply the shutter speed n times, similarly n exposures, and add the obtained n exposure data while considering the blur amount Attempts have been made to obtain a still image with an exposure amount of n times by combining without degrading the S / N (Patent Document 2).

またそれらの対策とは別に、感度のみをn倍にして単一の露光を行い、発生したノイズをノイズ除去処理により軽減する方法も試みられている。
特開2004−266648号公報(第4−8頁、第1−7図) 特開2000−224470号公報(第5−8頁、第2−7図)
In addition to these countermeasures, there has been an attempt to reduce the generated noise by noise removal processing by performing single exposure with n times the sensitivity alone.
JP 2004-266648 A (page 4-8, FIG. 1-7) JP 2000-224470 A (pages 5-8, 2-7)

しかしながら、前記の複数回露光を行う手法ではn倍の露光量を得るのにn回の露光を行うため、露光データの転送量および記憶容量もn倍に増加するといった問題がある。   However, the above-described method of performing multiple exposures involves the problem that the transfer amount of exposure data and the storage capacity increase n times because exposure is performed n times to obtain n times the exposure amount.

また、感度をn倍にした単一の露光の後にノイズ除去処理を行う手法では、露光データのS/Nが著しく悪化した場合に、ノイズと信号の分離が困難となり、十分なノイズ除去効果が得られないといった問題がある。   In addition, in the method of performing noise removal processing after single exposure with n times the sensitivity, when the S / N of the exposure data is remarkably deteriorated, it becomes difficult to separate the noise and the signal, and a sufficient noise removal effect is obtained. There is a problem that it cannot be obtained.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、被写体輝度が低い場合にも、フラッシュや手ぶれ検出センサを必要とせずに、手ぶれやノイズの発生を抑制しつつ、最適な露光量の静止画を得ることができ、記憶容量も削減できる撮像装置を提供することを目的としている。また、撮像装置におけるノイズ除去方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Even when the subject brightness is low, the present invention does not require a flash or a camera shake detection sensor, and suppresses the occurrence of camera shake and noise. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining a still image with an exposure amount and reducing the storage capacity. Moreover, it aims at providing the noise removal method in an imaging device.

本発明による撮像装置は、受光した光を電気信号に変換するイメージセンサと、前記電気信号を増幅する増幅器と、増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記イメージセンサおよび前記増幅器を制御し前記A/D変換器による前記デジタル信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、
前記イメージセンサの露光時間を相対的に短くかつ前記増幅器の増幅率を相対的に高く設定するA露光で撮像を行ってA露光データを取得する手段と、
前記イメージセンサの露光時間を相対的に長くかつ前記増幅器の増幅率を相対的に低く設定するB露光で撮像を行ってB露光データを取得する手段と、
前記B露光データを用いた補正により前記A露光データに対してノイズ除去を行う手段とを備えた構成とされている。この構成において、前記信号処理部としては、DSP(Digital Signal Processor)または画像処理LSIが好ましい。
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image sensor that converts received light into an electrical signal, an amplifier that amplifies the electrical signal, an A / D converter that converts the amplified signal into a digital signal, the image sensor, A signal processing unit that controls the amplifier and processes the digital signal by the A / D converter, and the signal processing unit includes:
Means for acquiring A exposure data by performing imaging with A exposure in which the exposure time of the image sensor is set relatively short and the amplification factor of the amplifier is set relatively high;
Means for obtaining B exposure data by performing imaging with B exposure for setting a relatively long exposure time of the image sensor and a relatively low amplification factor of the amplifier;
And a means for removing noise from the A exposure data by correction using the B exposure data. In this configuration, the signal processing unit is preferably a DSP (Digital Signal Processor) or an image processing LSI.

イメージセンサにおける露光時間を短く設定し、イメージセンサ後段の増幅器における増幅率を高く設定して撮像を行うのがA露光である。A露光は、シャッター速度が速く、感度も高い。A露光は、シャッター速度が速いので手ぶれは少ないが、低輝度時には画像が暗く、ノイズが増加する傾向をもつ。   In the A exposure, the exposure time in the image sensor is set to be short and the amplification factor in the amplifier at the subsequent stage of the image sensor is set to be high to perform imaging. A exposure has a high shutter speed and high sensitivity. In the A exposure, since the shutter speed is fast, there is little camera shake, but at low luminance, the image tends to be dark and noise tends to increase.

一方、イメージセンサにおける露光時間を長く設定し、増幅器における増幅率を低く設定して撮像を行うのがB露光である。B露光は、シャッター速度が遅く、感度は低い。B露光は、露光時間が長いので低輝度時でも画像は明るく、また、S/Nが良好であるが、シャッター速度が遅いことから手ぶれが大きくなる傾向をもつ。   On the other hand, B exposure is performed by setting the exposure time in the image sensor to be long and setting the amplification factor in the amplifier to be low. B exposure has a low shutter speed and low sensitivity. In B exposure, since the exposure time is long, the image is bright even at low luminance, and the S / N is good, but the camera speed tends to increase due to the slow shutter speed.

静止画像のデータを生成するに際して、A露光とB露光との両方を行い、B露光データの画素値を用いてA露光データの画素値を補正し、A露光データに対するノイズ除去を行う。その結果、手ぶれが小さくS/Nが良好な静止画を得ることができる。被写体輝度が低い場合にも、フラッシュや手ぶれ検出センサを必要とせずに、2回以下の露光で手ぶれおよびノイズを抑制しつつ、最適な露光量の静止画を得ることができる。露光回数が少ないので、露光データのデータ量が少なく、高速処理に適しているとともに、記憶容量が少なくてすむ。   When generating still image data, both A exposure and B exposure are performed, the pixel value of the A exposure data is corrected using the pixel value of the B exposure data, and noise is removed from the A exposure data. As a result, a still image with small camera shake and good S / N can be obtained. Even when the subject brightness is low, it is possible to obtain a still image with an optimum exposure amount while suppressing camera shake and noise by performing exposure twice or less without requiring a flash or a camera shake detection sensor. Since the number of exposures is small, the amount of exposure data is small, which is suitable for high-speed processing, and requires less storage capacity.

上記構成の撮像装置において、前記信号処理部は、さらに、前記ノイズ除去の処理において、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度を小領域毎に算出する手段を備え、前記類似度に応じて前記B露光データによる前記A露光データに対する補正への寄与度を調整するという態様がある。   In the imaging apparatus having the above-described configuration, the signal processing unit further includes means for calculating a similarity of the B exposure data to the A exposure data for each small region in the noise removal processing, and according to the similarity Thus, there is a mode in which the degree of contribution of the B exposure data to the correction to the A exposure data is adjusted.

ノイズ除去のためのB露光データによるA露光データに対する補正の度合いつまり寄与度は、画素値のS/Nによらず、類似度によって異なる。そこで、類似度が高いほど寄与度を高く設定し、逆に、類似度が低いほど寄与度を低く設定する。これにより、B露光データからのA露光データへの補正つまりはA露光データに対するノイズ除去の効果を高めることができる。   The degree of correction, that is, the degree of contribution to the A exposure data by the B exposure data for noise removal differs depending on the similarity, regardless of the S / N of the pixel value. Therefore, the higher the similarity is, the higher the contribution is set, and conversely, the lower the similarity is, the lower the contribution is set. As a result, it is possible to enhance the correction of the B exposure data to the A exposure data, that is, the noise removal effect on the A exposure data.

また、上記構成における前記信号処理部は、前記ノイズ除去の処理において、前記A露光データに基づいて前記B露光データのぶれ補正を行った後、前記類似度を算出することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the signal processing unit in the above configuration calculates the similarity after performing blur correction of the B exposure data based on the A exposure data in the noise removal processing.

シャッター速度が速いA露光データに対してシャッター速度が遅いB露光データは手ぶれの要素をより多く含んでいると考えられる。そこで、B露光データによるA露光データに対する補正を行うのに先立って、A露光データに基づいてB露光データのぶれ補正を行い、類似度を補正する。この補正された類似度に応じてB露光データからのA露光データへの補正の寄与度が調整されることになる。その結果として、B露光データによるA露光データのノイズ除去の効果をさらに高めることができる。   It is considered that the B exposure data with a slow shutter speed contains more blurring elements than the A exposure data with a fast shutter speed. Therefore, prior to correcting the A exposure data by the B exposure data, blur correction of the B exposure data is performed based on the A exposure data, and the similarity is corrected. The correction contribution from the B exposure data to the A exposure data is adjusted according to the corrected similarity. As a result, the effect of removing noise from the A exposure data by the B exposure data can be further enhanced.

また、上記構成の前記信号処理部は、前記A露光データに基づく前記B露光データのぶれ補正を、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度が所定値以下の条件下でのみ行うという態様がある。   Further, the signal processing unit configured as described above performs the blur correction of the B exposure data based on the A exposure data only under a condition where the similarity of the B exposure data to the A exposure data is not more than a predetermined value. There is.

B露光データが手ぶれの要素をより多く含んでいる可能性が高くても、常にそうであるとは限らない。状況によっては、B露光データに手ぶれが充分に少ない場合も起こり得る。そこで、B露光データのA露光データに対する類似度を調べ、類似度が所定値以下の場合に限ってA露光データに基づくB露光データのぶれ補正を行うこととしたものである。類似度が相対的に高い場合には、ぶれ補正を省略するので、その分の高速化を図ることができる。   Even if there is a high possibility that the B exposure data contains more elements of camera shake, this is not always the case. Depending on the situation, camera shake may be sufficiently small in the B exposure data. Therefore, the degree of similarity of the B exposure data with respect to the A exposure data is examined, and the blur correction of the B exposure data based on the A exposure data is performed only when the similarity is equal to or less than a predetermined value. When the degree of similarity is relatively high, the blur correction is omitted, so that the speed can be increased.

また、上記構成の前記信号処理部は、前記A露光データに基づく前記B露光データのぶれ補正において、前記A露光データによるぶれ補正への寄与度を、前記A露光データの画素値または小領域の平均輝度に応じて調整するという態様がある。   Further, the signal processing unit having the above-described configuration may determine the contribution of the A exposure data to the blur correction in the blur correction of the B exposure data based on the A exposure data. There is an aspect in which adjustment is performed according to the average luminance.

このように構成すれば、暗電流ノイズが顕著になる低輝度領域ほどぶれ補正の寄与度を小さくするなどして、A露光データに基づくB露光データのぶれ補正への悪影響を低減することができる。   With this configuration, it is possible to reduce the adverse effect on the blur correction of the B exposure data based on the A exposure data, for example, by reducing the contribution of the blur correction to a low luminance region where dark current noise becomes remarkable. .

また上記構成において、前記イメージセンサが単一であり、前記信号処理部は、前記単一のイメージセンサを用いて、前記A露光を行った後に前記B露光を行うという態様がある。あるいは、前記イメージセンサが複数であり、前記信号処理部は、前記複数のイメージセンサを用いて、前記A露光と前記B露光を同時に行うという態様もある。複数のイメージセンサを搭載してA露光とB露光を同時に行う場合には、信号処理部による信号処理をシャッター速度の遅いB露光の終了後にすぐに開始することができ、処理時間の短縮が可能になる。   Further, in the above configuration, there is a mode in which the image sensor is single, and the signal processing unit performs the B exposure after performing the A exposure using the single image sensor. Alternatively, there may be a plurality of image sensors, and the signal processing unit may perform the A exposure and the B exposure simultaneously using the plurality of image sensors. When multiple image sensors are installed and A exposure and B exposure are performed simultaneously, signal processing by the signal processing unit can be started immediately after the end of B exposure with a slow shutter speed, thus shortening the processing time. become.

また上記構成において、前記イメージセンサは、X−Yアドレス型に構成され蓄積電荷のリセットタイミングがライン単位で制御可能な撮像素子のアレイと、前記撮像素子のアレイからの信号を増幅し、その増幅率がライン単位で変更可能な増幅部とを有するものに構成され、ライン毎に露光時間と増幅率を調整しながら前記A露光と前記B露光を同時に行うという態様がある。   Further, in the above configuration, the image sensor is configured in an XY address type, and an array of image sensors that can control the reset timing of accumulated charges in line units, and amplifies signals from the array of image sensors. There is an aspect in which the A exposure and the B exposure are performed at the same time while adjusting the exposure time and the amplification factor for each line.

この構成においては、イメージセンサを単一としながら、A露光とB露光とを同時に実行することができ、処理時間の短縮が可能になる。   In this configuration, the A exposure and the B exposure can be performed simultaneously while using a single image sensor, and the processing time can be shortened.

また上記構成において、前記信号処理部は、前記A露光および前記B露光によるデータを所要のライン数分だけ格納するラインメモリを有し、前記ラインメモリ上で前記ノイズ除去の処理を行うという態様がある。このように構成することにより、ノイズ除去処理のために必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。   Further, in the above configuration, the signal processing unit includes a line memory that stores data for the A exposure and the B exposure for a required number of lines, and performs the noise removal processing on the line memory. is there. With this configuration, the memory capacity required for noise removal processing can be greatly reduced.

また、本発明による撮像装置におけるノイズ除去方法は、
イメージセンサから得られる露光データについて、前記イメージセンサのシャッター速度を高速かつ感度を高く設定するA露光で撮像を行ってA露光データを取得するステップと、
前記イメージセンサのシャッター速度を低速かつ感度を低く設定するB露光で撮像を行ってB露光データを取得するステップと、
前記B露光データを用いた補正により前記A露光データに対してノイズ除去を行うステップと
前記ノイズ除去の処理において、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度を小領域毎に算出するステップとを含み、
前記ノイズ除去の処理において、前記A露光データに基づいて前記B露光データのぶれ補正を行った後、前記類似度を算出し、前記類似度に応じて前記B露光データによる前記A露光データに対する補正への寄与度を調整するものである。
In addition, the noise removal method in the imaging apparatus according to the present invention includes:
With respect to exposure data obtained from an image sensor, capturing A exposure data by performing imaging with A exposure that sets the shutter speed of the image sensor at high speed and high sensitivity; and
Capturing B exposure data by performing imaging with B exposure for setting the shutter speed of the image sensor at a low speed and low sensitivity; and
Performing noise removal on the A exposure data by correction using the B exposure data ;
Calculating the similarity of the B exposure data to the A exposure data for each small area in the noise removal process,
In the noise removal process, after the blur correction of the B exposure data is performed based on the A exposure data, the similarity is calculated, and the A exposure data is corrected by the B exposure data according to the similarity. It adjusts the degree of contribution .

上記の撮像装置におけるノイズ除去方法において、前記感度については、これを前記イメージセンサからの信号を増幅する増幅器の増幅率とすることが好ましい。   In the noise removal method in the imaging apparatus, the sensitivity is preferably set to an amplification factor of an amplifier that amplifies a signal from the image sensor.

本発明によれば、被写体輝度が低い場合にも、フラッシュや手ぶれ検出センサを必要とせずに、2回以下の露光で手ぶれやノイズを抑制しつつ、最適な露光量の静止画を得ることができる。   According to the present invention, even when the subject brightness is low, it is possible to obtain a still image with an optimal exposure amount while suppressing camera shake and noise with two or less exposures without requiring a flash or a camera shake detection sensor. it can.

以下、本発明の実施の形態における撮像装置について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、1は撮像装置外部からの光を取り込むためのレンズ、2はレンズ1から入射した光を指定の期間(1/シャッター速度)だけ通過させるためのメカシャッター、3は入射した光を光電変換により電荷として蓄積し、アナログ信号として出力するためのイメージセンサ、4はアナログ信号を指定倍率(感度)だけ増幅するための増幅器、5はアナログ信号をデジタル信号に変換するためのA/D変換器、6はデジタル信号にさまざまな信号処理を施すための信号処理部(DSPまたは信号処理LSI)、7はイメージセンサ3に対して電荷の転送を行わせる転送パルスや、電荷の蓄積時間を決定する電子シャッターパルスなどの駆動パルスを与えるためのタイミングジェネレータ(TG)、8は信号処理部6により処理されたデジタル信号をデータとして一時的に記憶するためのフレームメモリ、9はフレームメモリ8上のデータを最終的に保存するための記録メディアである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a lens for capturing light from outside the imaging apparatus, 2 is a mechanical shutter for allowing light incident from the lens 1 to pass through for a specified period (1 / shutter speed), and 3 is incident light. An image sensor for accumulating charges as a result of photoelectric conversion and outputting them as an analog signal, 4 an amplifier for amplifying the analog signal by a specified magnification (sensitivity), and 5 an A / D for converting the analog signal into a digital signal A converter 6 is a signal processing unit (DSP or signal processing LSI) for performing various signal processing on the digital signal, and 7 is a transfer pulse for causing the image sensor 3 to transfer charges, and a charge accumulation time. A timing generator (TG) 8 for supplying a driving pulse such as an electronic shutter pulse to be determined, A frame memory for temporarily storing the tall signal as data, 9 is a recording medium for storing data in the frame memory 8 finally.

次に、上記のように構成された本実施の形態の撮像装置の動作を図2のフローチャートに従って説明する。   Next, the operation of the imaging apparatus of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS1において、A露光を実行してA露光データEaを取得する。すなわち、A露光おいて、信号処理部6はメカシャッター2とタイミングジェネレータ7に対し高速シャッター(短い露光時間)を指定し、さらにタイミングジェネレータ7はイメージセンサ3に対して電荷の蓄積時間が短くなるよう電子シャッターパルスを与える。また、信号処理部6は増幅器4に対して高感度(高い増幅率)を指定する。これにより高速シャッター、高感度による露光が行われ、信号処理部6はA露光データEaを得てフレームメモリ8に格納する。   First, in step S1, A exposure is performed to acquire A exposure data Ea. That is, in the A exposure, the signal processing unit 6 designates a high-speed shutter (short exposure time) for the mechanical shutter 2 and the timing generator 7, and the timing generator 7 further shortens the charge accumulation time for the image sensor 3. Give an electronic shutter pulse. Further, the signal processing unit 6 designates high sensitivity (high amplification factor) for the amplifier 4. As a result, exposure with a high shutter speed and high sensitivity is performed, and the signal processing unit 6 obtains A exposure data Ea and stores it in the frame memory 8.

次いでステップS2において、B露光を実行してB露光データEbを取得する。すなわち、B露光おいて、信号処理部6はメカシャッター2とタイミングジェネレータ7に対し低速シャッター(長い露光時間)を指定し、さらにタイミングジェネレータ7はイメージセンサ3に対して電荷の蓄積時間が長くなるよう電子シャッターパルスを与える。また、信号処理部6は増幅器4に対して低感度(低い増幅率)を指定する。これにより低速シャッター、低感度による露光が行われ、信号処理部6はB露光データEbを得てフレームメモリ8に格納する。   Next, in step S2, B exposure is executed to acquire B exposure data Eb. That is, in B exposure, the signal processing unit 6 designates a low-speed shutter (long exposure time) for the mechanical shutter 2 and the timing generator 7, and the timing generator 7 further increases the charge accumulation time for the image sensor 3. Give an electronic shutter pulse. The signal processing unit 6 designates low sensitivity (low amplification factor) for the amplifier 4. Thus, exposure is performed with a low shutter speed and low sensitivity, and the signal processing unit 6 obtains B exposure data Eb and stores it in the frame memory 8.

なお、A露光、B露光の順序については、図9(a)に示すように、まずシャッター速度の速いA露光を行った後に、シャッター速度の遅いB露光を行うものとする。これは、最終的に記録メディア9に保存される画像がA露光データEaに対してノイズ除去を行ったものであり、撮影者の意図したタイミングの静止画を得るには、A露光データEaを先に露光することが望ましいためである。   As for the order of A exposure and B exposure, as shown in FIG. 9A, first, A exposure with a high shutter speed is performed, and then B exposure with a low shutter speed is performed. This is because the image finally stored in the recording medium 9 is obtained by removing noise from the A exposure data Ea. In order to obtain a still image at the timing intended by the photographer, the A exposure data Ea is used. This is because it is desirable to expose first.

ただし、イメージセンサ3を複数用いた場合は、図9(b)に示すように、A露光、B露光を同時に行うことが可能である。この場合、信号処理部6による信号処理はシャッター速度の遅いB露光の終了後にすぐに開始することができ、撮影時間の短縮が可能になる。   However, when a plurality of image sensors 3 are used, as shown in FIG. 9B, A exposure and B exposure can be performed simultaneously. In this case, the signal processing by the signal processing unit 6 can be started immediately after the B exposure with a slow shutter speed is completed, and the photographing time can be shortened.

次いでステップS3において、信号処理部6はフレームメモリ8上の露光データEa,B露光データEbを図3の(a),(b)のように小領域に分割する。   Next, in step S3, the signal processing unit 6 divides the exposure data Ea and B exposure data Eb on the frame memory 8 into small areas as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).

次いでステップS4において、A露光データEa、B露光データEbの各小領域についてループ処理の設定を行う。   Next, in step S4, a loop process is set for each of the small areas of the A exposure data Ea and the B exposure data Eb.

そして、ステップS5において、小領域毎にA露光データEa、B露光データEbの類似度Sを求める。それにはまず、小領域毎に、A露光データEaの画素値の平均値ME1、B露光データEbの画素値の平均値ME2を求める。そして、類似度Sは、ME1,ME2の差が小さい領域ほど高くなるように定義する。以下に、類似度Sの計算式を示す。 In step S5, the similarity S between the A exposure data Ea and the B exposure data Eb is obtained for each small area. First, for each small area, an average value M E1 of pixel values of A exposure data Ea and an average value M E2 of pixel values of B exposure data Eb are obtained. The similarity S is defined so as to be higher in a region where the difference between M E1 and M E2 is smaller. The calculation formula of the similarity S is shown below.

S=(2n −1)−|ME1−ME2|, (nは露光データのビット数)
これにより、A露光データEaに対してB露光データEbは、手ぶれ等により類似度Sがやや低い領域Q1、被写体ぶれや新たな被写体が画面に進入することにより類似度Sが著しく低い領域Q2、ぶれの影響があまり目立たず類似度Sが高い領域Q3に分けられる。仮に類似度Sを画像として表現すると、図3(c)のようになる。なお、類似度Sは小領域毎に参照できればよいので、露光データ全体に対応する類似度Sを記憶するためのフレームメモリは不要である。
S = (2n-1)-| M E1 -M E2 |, (n is the number of bits of exposure data)
As a result, the B exposure data Eb with respect to the A exposure data Ea has an area Q1 in which the similarity S is slightly low due to camera shake or the like, an area Q2 in which the similarity S is extremely low due to subject blur or a new subject entering the screen, It is divided into a region Q3 where the influence of blur is not so noticeable and the similarity S is high. If the similarity S is expressed as an image, it is as shown in FIG. Since the similarity S only needs to be referred to for each small area, a frame memory for storing the similarity S corresponding to the entire exposure data is not necessary.

次いでステップS6において、上記で求めた類似度Sが閾値THs未満であるか否かを判断する。この判断結果がNoで、類似度Sが閾値THs以上である場合、B露光データEbをA露光データEaに対するノイズ除去処理の基準にしても問題ないものとして、信号処理部6はステップS9に進んで、以下のノイズ除去処理を行う。   Next, in step S6, it is determined whether or not the similarity S obtained above is less than a threshold value THs. If this determination result is No and the similarity S is equal to or greater than the threshold value THs, the signal processing unit 6 proceeds to step S9, assuming that there is no problem even if the B exposure data Eb is used as a reference for noise removal processing on the A exposure data Ea. Then, the following noise removal processing is performed.

図4(a),(b)はフレームメモリ8上のA露光データEa、B露光データEbとその一部を拡大したものである。まず、A露光データEa上の処理対象の画素p1の画素値をPa、B露光データEb上の対応する座標の画素p2の画素値をPbとして、画素値Paと画素値Pbの差分ΔPを以下の式により求める。   4A and 4B are enlarged views of A exposure data Ea and B exposure data Eb on the frame memory 8 and a part thereof. First, the pixel value of the pixel p1 to be processed on the A exposure data Ea is Pa, the pixel value of the pixel p2 at the corresponding coordinate on the B exposure data Eb is Pb, and the difference ΔP between the pixel value Pa and the pixel value Pb is as follows: It is calculated by the following formula.

ΔP=|Pa−Pb|
次に、画素値Paとその周辺8画素pcの加算平均値Pmを以下の式により求める。
ΔP = | Pa−Pb |
Next, the addition average value Pm of the pixel value Pa and the surrounding eight pixels pc is obtained by the following equation.

Pm=Σ{Pa,Pc}/9
ここで、露光条件から通常、画素値Pbは画素値PaよりもS/Nが良いので、差分ΔPが大のときは、画素値Paはノイズである可能性が高く、反対に差分ΔPが小のときは、画素値Paは正常な値である可能性が高い。したがって、ノイズ除去後の画素値Pa′については、図5のグラフのように、差分ΔPが閾値TH未満においては、画素値Paの値をそのまま使用する。一方、差分ΔPが閾値TH以上においては、画素値Pa′は加算平均値Pmの値に補正傾きGで近づきノイズが平滑化されるように処理される。これを式で表すと以下のようになる。
Pm = Σ {Pa, Pc} / 9
Here, since the pixel value Pb is usually better in S / N than the pixel value Pa from the exposure condition, when the difference ΔP is large, the pixel value Pa is highly likely to be noise, and conversely, the difference ΔP is small. In this case, there is a high possibility that the pixel value Pa is a normal value. Therefore, as for the pixel value Pa ′ after noise removal, as shown in the graph of FIG. 5, when the difference ΔP is less than the threshold value TH, the value of the pixel value Pa is used as it is. On the other hand, when the difference ΔP is equal to or greater than the threshold value TH, the pixel value Pa ′ is processed so as to approach the value of the addition average value Pm with the correction gradient G and smooth the noise. This is expressed as follows.

Pa′=Pa+G(ΔP−TH),
(ただし、Pa≦Pa′≦Pmもしくは Pm≦Pa′≦Pa)
G=G′(Pm−Pa), (G′は補正傾きゲイン)
ただし、3本の斜線で示すように、画素値PaのS/Nによらず、類似度Sが低い(画素値Pbが画素値Paに対してぶれている)ほど差分ΔPが大きく、類似度Sが高いほど差分ΔPが小さくなり、理想の補正傾きに対してズレが生じる。そのため、補正傾きゲインG′を以下のように定義し、ズレを補正する。
Pa ′ = Pa + G (ΔP−TH),
(However, Pa ≦ Pa ′ ≦ Pm or Pm ≦ Pa ′ ≦ Pa)
G = G ′ (Pm−Pa), (G ′ is the correction slope gain)
However, as indicated by three diagonal lines, the difference ΔP increases as the similarity S decreases (the pixel value Pb is deviated from the pixel value Pa) regardless of the S / N of the pixel value Pa, and the similarity The higher the S, the smaller the difference ΔP, and a deviation occurs from the ideal correction inclination. Therefore, the correction inclination gain G ′ is defined as follows to correct the deviation.

G′=αS, (αは定数)
これにより、類似度Sが高い領域ほど補正傾きGが大きくなり、画素値Pbからなる差分ΔPの項の画素値Pa′に対する寄与度が大きく、つまりはB露光データEbのノイズ除去に対する寄与度が高くなる。つまり、類似度Sが高いほどノイズ除去効果が大きい。そして、画素値Pa′を小領域の先頭から終端まで座標をずらしつつ計算し、ノイズ除去後データEa′を得てフレームメモリ8に格納する。
G ′ = αS, (α is a constant)
Accordingly, the correction gradient G increases as the similarity S increases, and the contribution of the term of the difference ΔP composed of the pixel values Pb to the pixel value Pa ′ increases, that is, the contribution of the B exposure data Eb to noise removal increases. Get higher. That is, the higher the similarity S, the greater the noise removal effect. Then, the pixel value Pa ′ is calculated while shifting the coordinates from the beginning to the end of the small area, and the noise-removed data Ea ′ is obtained and stored in the frame memory 8.

以上のステップS6→ステップS9のノイズ除去処理を行うことで、S/Nが著しく悪く、単一の露光データからではノイズであるか信号であるか判別できないような場合においても、類似度Sが比較的大きい場合には、ステップS7→S8を経ることなく、十分なノイズ除去効果を得ることができる。なお、Pmとしては、単純な加算平均以外に、メディアンフィルタや、最近値フィルタなどの結果を使用しても良い。   By performing the noise removal processing from step S6 to step S9, the S / N is remarkably poor, and the similarity S can be obtained even when it is not possible to determine whether the signal is noise or signal from a single exposure data. If it is relatively large, a sufficient noise removal effect can be obtained without going through steps S7 → S8. As Pm, a result such as a median filter or a nearest value filter may be used in addition to a simple addition average.

一方、類似度Sが閾値THs未満である場合は、B露光データEbによるA露光データEaに対する補正を行ってノイズ除去を行う前に、ステップS7に進んで、A露光データEaに基づいてB露光データEbのぶれ補正を行い、次いでステップS8において、類似度Sを再度算出する。以下、図6にA露光データEaに基づくB露光データEbのぶれ補正の手順を示す。   On the other hand, if the similarity S is less than the threshold value THs, the process proceeds to step S7 before correcting the A exposure data Ea by the B exposure data Eb to remove noise, and the B exposure is performed based on the A exposure data Ea. The blur correction of the data Eb is performed, and then the similarity S is calculated again in step S8. FIG. 6 shows a procedure for blur correction of the B exposure data Eb based on the A exposure data Ea.

まずステップS11において、図7のように、HPF(ハイパスフィルタ)によって、A露光データEa、B露光データEbからAエッジ成分D1、Bエッジ成分D2を小領域毎に抽出する。なお、エッジ成分の抽出については、ソーベルフィルタやラプラシアンフィルタなど特に限定はしない。また、エッジ成分は小領域毎に参照できればよいので、露光データ全体に対応するエッジ成分を記憶するためのフレームメモリは不要である。   First, in step S11, as shown in FIG. 7, the A edge component D1 and the B edge component D2 are extracted for each small region from the A exposure data Ea and the B exposure data Eb by HPF (high pass filter). Note that edge component extraction is not particularly limited, such as a Sobel filter or a Laplacian filter. Further, since the edge component only needs to be referenced for each small area, a frame memory for storing the edge component corresponding to the entire exposure data is not necessary.

次いでステップS12において、Aエッジ成分D1のピーク位置d1を基準とした、Bエッジ成分D2のピーク位置d2の差分から、B露光データEbのA露光データEaに対する動きベクトルVを求める。Aエッジ成分D1のピーク位置d1を(xa,ya)、Bエッジ成分D2のピーク位置d2を(xb,yb)とすると、動きベクトルVは以下のように定義される。   Next, in step S12, the motion vector V of the B exposure data Eb with respect to the A exposure data Ea is obtained from the difference in the peak position d2 of the B edge component D2 with reference to the peak position d1 of the A edge component D1. When the peak position d1 of the A edge component D1 is (xa, ya) and the peak position d2 of the B edge component D2 is (xb, yb), the motion vector V is defined as follows.

V=(xb−xa,yb−ya)
ただし、動きベクトルVは、A露光データEaのノイズレベルが高い領域では精度が低下する可能性がある。また、一般に露光データのノイズレベルは輝度によって変化する。
V = (xb−xa, yb−ya)
However, the accuracy of the motion vector V may be lowered in a region where the noise level of the A exposure data Ea is high. In general, the noise level of exposure data varies depending on the luminance.

よって、ステップS13において、A露光データEaの小領域における平均輝度Yに応じて動きベクトルVの補正を行うことでA露光データEaによるB露光データEbのぶれ補正への寄与度を調整する。   Therefore, in step S13, the motion vector V is corrected according to the average luminance Y in the small area of the A exposure data Ea, thereby adjusting the degree of contribution of the A exposure data Ea to the blur correction of the B exposure data Eb.

以下に補正後の動きベクトルV′の計算式を示す。   The calculation formula of the corrected motion vector V ′ is shown below.

V′=g0V+(g1V−g0V)・Y/Y1 (Y<Y1のとき)
V′=g1V+(g2V−g1V)・(Y−Y1)/(Y2−Y1) (Y1≦Y<Y2のとき)
V′=g2V+(g3V−g2V)・(Y−Y2)/(Y3−Y2) (Y2≦Y<Y3のとき)
V′=g3V (Y3≦Yのとき)
ただし、g0,g1,g2,g3は1以下の定数である。
V '= g0V + (g1V-g0V) .Y / Y1 (when Y <Y1)
V ′ = g1V + (g2V−g1V) · (Y−Y1) / (Y2−Y1) (when Y1 ≦ Y <Y2)
V ′ = g2V + (g3V−g2V) · (Y−Y2) / (Y3−Y2) (when Y2 ≦ Y <Y3)
V ′ = g3V (when Y3 ≦ Y)
However, g0, g1, g2, and g3 are constants of 1 or less.

これにより、補正後の動きベクトルV′は図8のグラフのように平均輝度Yに応じて大きさを変化させることができ、暗電流ノイズが顕著になる低輝度領域ほど補正後の動きベクトルV′を小さくするなどして、A露光データEaに基づくB露光データEbのぶれ補正への悪影響を低減することができる。   As a result, the corrected motion vector V ′ can be changed in magnitude according to the average luminance Y as shown in the graph of FIG. 8, and the corrected motion vector V ′ becomes lower in the low luminance region where dark current noise becomes conspicuous. By reducing ′, etc., it is possible to reduce the adverse effect on blur correction of the B exposure data Eb based on the A exposure data Ea.

次いでステップS14において、以上で求めた補正後の動きベクトルV′から回復フィルタを算出する。   Next, in step S14, a recovery filter is calculated from the corrected motion vector V ′ obtained above.

次いでステップS15において、B露光データEbに対して回復フィルタを適用することによりぶれ補正を行い、ぶれ補正後のB露光データEb′を求める。   Next, in step S15, blur correction is performed by applying a recovery filter to the B exposure data Eb to obtain B exposure data Eb 'after blur correction.

そして、ステップS8において、ぶれ補正後のB露光データEb′に対して類似度Sを再度算出する。   In step S8, the similarity S is calculated again with respect to the B exposure data Eb ′ after blur correction.

なお、回復フィルタの算出は、MPEG等で用いられる動きベクトル補正を行った後、画像の相関を基に生成する方法などについては、特に限定はしない。また、エッジ成分を抽出せずに、露光データに対して直接動きベクトルを求めても良いし、逆フィルタやウイナーフィルタを用いてぶれ補正を行っても良い。   The calculation of the recovery filter is not particularly limited with respect to the method of generating the recovery filter based on the correlation of images after performing motion vector correction used in MPEG or the like. Further, a motion vector may be directly obtained from exposure data without extracting an edge component, or blur correction may be performed using an inverse filter or a Wiener filter.

最後にステップS9に進んで、更新された類似度Sに基づいて、類似度SがTHs以上のときと同様にノイズ除去処理を行い、A露光データEa′を得てフレームメモリ8に書き込む。   Finally, proceeding to step S9, based on the updated similarity S, noise removal processing is performed in the same manner as when the similarity S is equal to or higher than THs, and A exposure data Ea ′ is obtained and written into the frame memory 8.

以上の処理を、対象とする小領域を切替えながら露光データ全体について実行し、最終的にフレームメモリ8に蓄積された露光データ全体に相当するA露光データEa′を記録メディア9に保存する。これにより、手ぶれやノイズの発生を抑制しつつ、最適な露光量の静止画を得ることができる。   The above processing is executed for the entire exposure data while switching the target small area, and finally the A exposure data Ea ′ corresponding to the entire exposure data stored in the frame memory 8 is stored in the recording medium 9. Thereby, it is possible to obtain a still image with an optimum exposure amount while suppressing the occurrence of camera shake and noise.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における撮像装置は、イメージセンサを単一としながら、A露光とB露光を同時に行うようにしたものである。
(Embodiment 2)
The image pickup apparatus according to the second embodiment of the present invention is configured to perform A exposure and B exposure simultaneously while using a single image sensor.

イメージセンサ3として、X−Yアドレス型に構成され蓄積電荷のリセットタイミングがライン単位で制御可能な撮像素子のアレイと、撮像素子のアレイからの信号を増幅し、その増幅率がライン単位で変更可能な増幅部とを有するものに構成されたイメージセンサが採用されている。そして、ライン毎に露光時間(シャッター速度)と増幅率(感度)を調整しながらA露光とB露光を同時に行うようになっている。   The image sensor 3 is configured as an XY address type, and an array of image pickup elements whose stored charge reset timing can be controlled in units of lines, and amplifies signals from the array of image sensors, and the amplification factor is changed in units of lines. An image sensor configured to have a possible amplifying unit is employed. A exposure and B exposure are performed simultaneously while adjusting the exposure time (shutter speed) and amplification factor (sensitivity) for each line.

図10は本発明の実施の形態2におけるイメージセンサ3の構造を示したものである。複数の撮像素子51からエリアセンサ52が構成されている。垂直シフトレジスタ53は、電荷読出しタイミング基準信号RDが与えられると、時間経過に従って順次シフトすることで、エリアセンサ52の各ラインに対する電荷読出しタイミング信号RD0,RD1,…を電荷読出し制御部56に送出するように構成されている。   FIG. 10 shows the structure of the image sensor 3 according to the second embodiment of the present invention. An area sensor 52 is composed of a plurality of image sensors 51. When the charge read timing reference signal RD is given, the vertical shift register 53 sequentially shifts with time to send charge read timing signals RD0, RD1,... For each line of the area sensor 52 to the charge read control unit 56. Is configured to do.

リセット用シフトレジスタ54は、電荷リセットタイミング基準信号RTが与えられると、時間経過に従って順次シフトすることで、エリアセンサ52の各ラインに対する電荷リセットタイミング信号RT0,RT1,…を電荷読出し制御部56に送出するように構成されている。   When the reset shift register 54 is supplied with the charge reset timing reference signal RT, the reset shift register 54 sequentially shifts with the passage of time, so that the charge reset timing signals RT0, RT1,. It is configured to send out.

リセットマスク制御部55は、リセット用シフトレジスタ54からの電荷リセットタイミング信号RT0,RT1,…を個別にマスクし、電荷読出し制御部56に送出することを許可または禁止する制御を行う。   The reset mask control unit 55 performs control to individually mask the charge reset timing signals RT0, RT1,... From the reset shift register 54, and to permit or prohibit transmission of the signals to the charge read control unit 56.

電荷読出し制御部56は、電荷読出しタイミング信号と電荷リセットタイミング信号を入力とし、エリアセンサ52の各ラインに対して電荷の読出しおよび掃出し(撮像素子の蓄積電荷をゼロにする)の制御を行い、電荷リセットタイミング信号が入力されているときは、電荷リセットタイミング信号から電荷読出しタイミング信号までの期間を露光時間として撮像素子に電荷を蓄積させ、電荷リセットタイミング信号が入力されていないときは、電荷読出しタイミング信号から次の電荷読出しタイミング信号までを露光時間として電荷を蓄積させるように制御を行う。その後、ライン単位に露光し蓄積された電荷は水平シフトレジスタ57に垂直転送される。   The charge readout control unit 56 receives the charge readout timing signal and the charge reset timing signal as input, and controls the readout and sweeping out of the charge of each area sensor 52 (the accumulated charge of the image sensor is made zero). When the charge reset timing signal is input, charge is accumulated in the image sensor with the period from the charge reset timing signal to the charge read timing signal as the exposure time. When the charge reset timing signal is not input, the charge read Control is performed so that charges are accumulated with the exposure time from the timing signal to the next charge readout timing signal. Thereafter, the charges exposed and accumulated in line units are vertically transferred to the horizontal shift register 57.

水平シフトレジスタ57は転送されてきた電荷を1画素分ずつ水平に転送し、転送された電荷は増幅部59で増幅され電圧信号に変換される。   The horizontal shift register 57 transfers the transferred charges horizontally one pixel at a time, and the transferred charges are amplified by the amplifying unit 59 and converted into a voltage signal.

増幅率制御部58は、高増幅率AGh、低増幅率AGlを入力とし、電荷読出し制御部56から転送中のライン番号を受け取り、ライン番号をもとに増幅部59に対して増幅率AG(AGh、AGlのいずれか)を設定する。   The amplification factor controller 58 receives the high amplification factor AGh and the low amplification factor AG1, receives the line number being transferred from the charge readout controller 56, and based on the line number, sends the amplification factor AG ( AGh or AGl) is set.

以上の構成のイメージセンサ3を使用して、A露光、B露光をライン単位で同時に行う方法を以下に示す。   A method of simultaneously performing A exposure and B exposure in units of lines using the image sensor 3 having the above configuration will be described below.

まず、図11に示すように、一般に原色イメージセンサはR,Gr,Gb,Bの色別の撮像素子からなるベイヤー配列を構成しているため、A露光、B露光は2ライン毎に切り替えて行うこととする。そして、リセットマスク制御部55は4n,4n+1ライン目(nは整数)では電荷リセットタイミング信号の送出を許可し、4n+2,4n+3ライン目では、電荷リセットタイミング信号の送出を禁止するように設定を行う。また、増幅率制御部58は4n,4n+1ライン目では増幅率AG=AGh、4n+2,4n+3ライン目では増幅率AG=AGlとするように設定を行う。   First, as shown in FIG. 11, since the primary color image sensor generally has a Bayer array composed of R, Gr, Gb, and B image sensors, A exposure and B exposure are switched every two lines. I will do it. Then, the reset mask control unit 55 performs setting so as to permit the transmission of the charge reset timing signal in the 4n, 4n + 1 line (n is an integer) and prohibit the transmission of the charge reset timing signal in the 4n + 2, 4n + 3 line. . Further, the amplification factor control unit 58 performs setting so that the amplification factor AG = AGh in the 4n, 4n + 1 line, and the amplification factor AG = AG1, in the 4n + 2, 4n + 3 line.

以上により、図12のように、露光時間はライン0,1では電荷リセットタイミング基準信号RT0,RT1から電荷読出しタイミング基準信号RD0,RD1までのTS となり、ライン2,3ではRT2,RT3からRD2,RD3までのTL となる。このとき、メカシャッター2は長い方の露光時間TL に合わせて動作させればよい。また、増幅率はライン0,1ではAG=AGh、ライン2,3ではAG=AGlとなる。 By the above, as shown in FIG. 12, the exposure time T S becomes from the line 0,1 charge reset timing reference signal RT0, RT1 to charge readout timing reference signal RD0, RD1, the line 2,3 RT2, the RT3 RD2 , T L up to RD3. At this time, the mechanical shutter 2 may be operated in accordance with the longer exposure time TL . The amplification factors are AG = AGh for lines 0 and 1, and AG = AG1 for lines 2 and 3.

したがって、図9(c)のようにA露光、B露光を4ライン単位で同時に行うことが可能となる。ただし、各ラインの露光開始タイミングは、ライン単位で電荷を転送することにより転送時間だけずれるため、完全に同時ではない。しかしながら、転送時間分のずれを加味しても、実施の形態1で単一のイメージセンサ3を使用する場合より撮影時間を短くすることが可能である。   Therefore, as shown in FIG. 9C, A exposure and B exposure can be performed simultaneously in units of four lines. However, the exposure start timing of each line is not completely simultaneous because it is shifted by the transfer time by transferring the charge in line units. However, even if a shift corresponding to the transfer time is taken into account, it is possible to shorten the photographing time as compared with the case where the single image sensor 3 is used in the first embodiment.

また、2ライン毎にA露光、B露光を切り替えているため、当然ながら得られる静止画像の垂直解像度は実施の形態1に対して半分となる。しかしながら本実施の形態は、製造コストや消費電力においては複数のイメージセンサ3を使用する場合よりも抑えることができる。   In addition, since the A exposure and the B exposure are switched every two lines, the vertical resolution of the still image obtained is naturally half that of the first embodiment. However, in the present embodiment, the manufacturing cost and power consumption can be suppressed as compared with the case where a plurality of image sensors 3 are used.

なお、A露光、B露光の垂直位相が2画素分ずれるため、そのままでは類似度Sの算出や、ぶれ補正、ノイズ除去処理が行えないが、図13のように補間処理を行うことで対処する。ベイヤー配列中のRに注目して、ノイズ除去処理におけるA露光での画素値Pa、B露光での画素値Pbに対して、ノイズ除去の処理範囲が61、類似度S算出およびぶれ補正における小領域が62となり、それぞれの処理に必要になる図中太字の画素は上下の画素の平均により求められる。   Note that since the vertical phases of A exposure and B exposure are shifted by two pixels, calculation of similarity S, blur correction, and noise removal processing cannot be performed as they are, but this is dealt with by performing interpolation processing as shown in FIG. . Paying attention to R in the Bayer array, the noise removal processing range is 61 for the pixel value Pa in A exposure and the pixel value Pb in B exposure in noise removal processing, and small in similarity S calculation and blur correction. The area is 62, and the bold pixels in the figure required for each process are obtained by averaging the upper and lower pixels.

さらに、A露光データEa、B露光データEbをノイズ除去処理(前処理の類似度S算出、ぶれ補正も含む)に最低限必要なライン数分だけ格納するラインメモリを備え、ラインメモリ上でノイズ除去処理を行うことでフレームメモリ8の使用量を削減することが可能である。   Furthermore, a line memory for storing A exposure data Ea and B exposure data Eb for the minimum number of lines necessary for noise removal processing (including preprocessing similarity S calculation and blur correction) is provided. The amount of use of the frame memory 8 can be reduced by performing the removal process.

実施の形態1ではA露光データEa、B露光データEbはフレーム単位(1画面分)かつ時系列で得られるため、露光データを格納するメモリもフレーム単位で持たなければならない。しかし本実施の形態では、2ライン毎にA露光データEa、B露光データEbが交互に得られるため、露光データを格納するメモリも2ライン単位で持つことができる。例えば、図13に示した処理の場合は、A露光データEa、B露光データEbの合計14ライン×9画素のデータを格納なラインメモリを有し、ノイズ除去の処理範囲61、類似度S算出およびぶれ補正における小領域62を、処理の進捗に伴い画素値Paを中心として移動させることで、図14のタイミング図のように露光からノイズ除去までの処理を14ライン単位でパイプライン化することが可能である。よって、本実施の形態は実施の形態1よりも必要とするメモリ量を大幅に削減することが可能である。   In the first embodiment, the A exposure data Ea and the B exposure data Eb are obtained in units of frames (for one screen) and in time series. Therefore, a memory for storing exposure data must also be provided in units of frames. However, in this embodiment, since the A exposure data Ea and the B exposure data Eb are obtained alternately every two lines, it is possible to have a memory for storing the exposure data in units of two lines. For example, in the case of the processing shown in FIG. 13, a line memory that stores data of a total of 14 lines × 9 pixels of A exposure data Ea and B exposure data Eb is included, a noise removal processing range 61, and a similarity S calculation. In addition, by moving the small region 62 in blur correction around the pixel value Pa as the process proceeds, the process from exposure to noise removal is pipelined in units of 14 lines as shown in the timing chart of FIG. Is possible. Therefore, this embodiment can significantly reduce the amount of memory required as compared with the first embodiment.

本発明は、低輝度の被写体を撮影する際に生じるノイズや手ぶれを軽減する技術に関し、フラッシュ等を用いずにS/Nが高く、手ぶれのない静止画像を得ることができるため、デジタルカメラ等の小型化、高画質化等において有用である。   The present invention relates to a technique for reducing noise and camera shake that occurs when shooting a low-luminance subject. Since a S / N is high and a still image free of camera shake can be obtained without using a flash or the like, a digital camera or the like can be obtained. This is useful for reducing the size and improving the image quality.

本発明の実施の形態1における撮像装置の概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における撮像装置の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the imaging device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における類似度の概念図Conceptual diagram of similarity in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1におけるノイズ除去処理範囲の概念図Conceptual diagram of the noise removal processing range in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1におけるノイズ除去処理に関する特性図FIG. 5 is a characteristic diagram regarding noise removal processing according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるぶれ補正のフローチャートFlowchart of shake correction in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における動きベクトルの概念図Conceptual diagram of motion vector in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における動きベクトルの補正に関する特性図Characteristic chart relating to motion vector correction in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1,2における処理のタイミングチャートTiming chart of processing in Embodiments 1 and 2 of the present invention 本発明の実施の形態2において使用するイメージセンサの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the image sensor used in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるベイヤー配列とA露光、B露光の対応図Corresponding diagram of Bayer arrangement, A exposure, and B exposure in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるライン毎の露光時間と増幅率の関係図Relationship diagram between exposure time and amplification factor for each line in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2における画素補間の概念図Conceptual diagram of pixel interpolation in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるパイプライン処理のタイミングチャートTiming chart of pipeline processing in embodiment 2 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ
2 メカシャッター
3 イメージセンサ
4 増幅器
5 A/D変換器
6 信号処理部
7 タイミングジェネレータ(TG)
8 フレームメモリ
9 記録メディア
51 撮像素子
52 エリアセンサ
53 垂直シフトレジスタ
54 リセット用シフトレジスタ
55 リセットマスク制御部
56 電荷読出し制御部
57 水平シフトレジスタ
58 増幅率制御部
59 増幅部
Q1 類似度Sがやや低い領域
Q2 類似度Sが著しく低い領域
Q3 類似度Sが高い領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens 2 Mechanical shutter 3 Image sensor 4 Amplifier 5 A / D converter 6 Signal processing part 7 Timing generator (TG)
8 Frame memory 9 Recording medium 51 Image sensor 52 Area sensor 53 Vertical shift register 54 Reset shift register 55 Reset mask control unit 56 Charge readout control unit 57 Horizontal shift register 58 Amplification rate control unit 59 Amplification unit Q1 Similarity S is slightly low Area Q2 Area where similarity S is extremely low Q3 Area where similarity S is high

Claims (9)

受光した光を電気信号に変換するイメージセンサと、
前記電気信号を増幅する増幅器と、
増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記イメージセンサおよび前記増幅器を制御し前記A/D変換器による前記デジタル信号を処理する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、
前記イメージセンサの露光時間を相対的に短くかつ前記増幅器の増幅率を相対的に高く設定するA露光で撮像を行ってA露光データを取得する手段と、
前記イメージセンサの露光時間を相対的に長くかつ前記増幅器の増幅率を相対的に低く設定するB露光で撮像を行ってB露光データを取得する手段と、
前記B露光データを用いた補正により前記A露光データに対してノイズ除去を行う手段と
前記ノイズ除去の処理において、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度を小領域毎に算出する手段とを備え、
前記ノイズ除去の処理において、前記A露光データに基づいて前記B露光データのぶれ補正を行った後、前記類似度を算出し、前記類似度に応じて前記B露光データによる前記A露光データに対する補正への寄与度を調整する撮像装置。
An image sensor that converts received light into an electrical signal;
An amplifier for amplifying the electrical signal;
An A / D converter that converts the amplified signal into a digital signal;
A signal processing unit for controlling the image sensor and the amplifier and processing the digital signal by the A / D converter;
The signal processing unit
Means for acquiring A exposure data by performing imaging with A exposure in which the exposure time of the image sensor is set relatively short and the amplification factor of the amplifier is set relatively high;
Means for obtaining B exposure data by performing imaging with B exposure for setting a relatively long exposure time of the image sensor and a relatively low amplification factor of the amplifier;
Means for performing noise removal on the A exposure data by correction using the B exposure data ;
Means for calculating the similarity of the B exposure data to the A exposure data for each small area in the noise removal process;
In the noise removal process, after the blur correction of the B exposure data is performed based on the A exposure data, the similarity is calculated, and the A exposure data is corrected by the B exposure data according to the similarity. An imaging device that adjusts the degree of contribution .
前記信号処理部は、前記A露光データに基づく前記B露光データのぶれ補正を、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度が所定値以下の条件下でのみ行う請求項に記載の撮像装置。 2. The imaging according to claim 1 , wherein the signal processing unit performs blur correction of the B exposure data based on the A exposure data only under a condition in which a similarity of the B exposure data to the A exposure data is a predetermined value or less. apparatus. 前記信号処理部は、前記A露光データに基づく前記B露光データのぶれ補正において、前記A露光データによるぶれ補正への寄与度を、前記A露光データの画素値または小領域の平均輝度に応じて調整する請求項または請求項に記載の撮像装置。 In the blur correction of the B exposure data based on the A exposure data, the signal processing unit determines a contribution degree to the blur correction by the A exposure data according to a pixel value of the A exposure data or an average luminance of a small area. the imaging apparatus according to claim 1 or claim 2 to adjust. 前記イメージセンサが単一であり、前記信号処理部は、前記単一のイメージセンサを用いて、前記A露光を行った後に前記B露光を行う請求項1から請求項までのいずれかに記載の撮像装置。 The image sensor is a single, the signal processing unit, by using the single image sensor, according to claim 1 for the B exposure after performing the A exposure to claim 3 Imaging device. 前記イメージセンサが複数であり、前記信号処理部は、前記複数のイメージセンサを用いて、前記A露光と前記B露光を同時に行う請求項1から請求項までのいずれかに記載の撮像装置。 The image sensor is a plurality of the signal processing unit uses the plurality of image sensors, image pickup apparatus according to claim 1 for the B exposure and the A exposure at the same time claim 3. 前記イメージセンサは、X−Yアドレス型に構成され蓄積電荷のリセットタイミングがライン単位で制御可能な撮像素子のアレイと、前記撮像素子のアレイからの信号を増幅し、その増幅率がライン単位で変更可能な増幅部とを有するものに構成され、ライン毎に露光時間と増幅率を調整しながら前記A露光と前記B露光を同時に行う請求項1から請求項までのいずれかに記載の撮像装置。 The image sensor is configured in an XY address type, and an image pickup element array in which reset timing of accumulated charges can be controlled in line units, and a signal from the image pickup element array are amplified, and an amplification factor thereof in line units. The imaging according to any one of claims 1 to 3 , wherein the imaging unit is configured to include a changeable amplification unit, and the A exposure and the B exposure are performed simultaneously while adjusting an exposure time and an amplification factor for each line. apparatus. 前記信号処理部は、前記A露光および前記B露光によるデータを所要のライン数分だけ格納するラインメモリを有し、前記ラインメモリ上で前記ノイズ除去の処理を行う請求項に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 6 , wherein the signal processing unit includes a line memory that stores data for the A exposure and the B exposure for a required number of lines, and performs the noise removal processing on the line memory. . イメージセンサから得られる露光データについて、前記イメージセンサのシャッター速度を高速かつ感度を高く設定するA露光で撮像を行ってA露光データを取得するステップと、
前記イメージセンサのシャッター速度を低速かつ感度を低く設定するB露光で撮像を行ってB露光データを取得するステップと、
前記B露光データを用いた補正により前記A露光データに対してノイズ除去を行うステップと
前記ノイズ除去の処理において、前記B露光データの前記A露光データに対する類似度を小領域毎に算出するステップとを含み、
前記ノイズ除去の処理において、前記A露光データに基づいて前記B露光データのぶれ補正を行った後、前記類似度を算出し、前記類似度に応じて前記B露光データによる前記A露光データに対する補正への寄与度を調整する撮像装置におけるノイズ除去方法。
With respect to exposure data obtained from an image sensor, capturing A exposure data by performing imaging with A exposure that sets the shutter speed of the image sensor at high speed and high sensitivity; and
Capturing B exposure data by performing imaging with B exposure for setting the shutter speed of the image sensor at a low speed and low sensitivity; and
Performing noise removal on the A exposure data by correction using the B exposure data ;
Calculating the similarity of the B exposure data to the A exposure data for each small area in the noise removal process,
In the noise removal process, after the blur correction of the B exposure data is performed based on the A exposure data, the similarity is calculated, and the A exposure data is corrected by the B exposure data according to the similarity. For removing noise in an imaging apparatus that adjusts the contribution to the image.
前記感度を前記イメージセンサからの信号を増幅する増幅器の増幅率とする請求項に記載の撮像装置におけるノイズ除去方法。 The noise removal method for an imaging apparatus according to claim 8 , wherein the sensitivity is an amplification factor of an amplifier that amplifies a signal from the image sensor.
JP2006141402A 2006-05-22 2006-05-22 Imaging device and noise removal method in imaging device Expired - Fee Related JP4769634B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006141402A JP4769634B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Imaging device and noise removal method in imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006141402A JP4769634B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Imaging device and noise removal method in imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007312284A JP2007312284A (en) 2007-11-29
JP4769634B2 true JP4769634B2 (en) 2011-09-07

Family

ID=38844695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006141402A Expired - Fee Related JP4769634B2 (en) 2006-05-22 2006-05-22 Imaging device and noise removal method in imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4769634B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5183297B2 (en) * 2008-05-19 2013-04-17 三洋電機株式会社 Image processing apparatus, imaging apparatus, and image processing method
JP5414691B2 (en) 2008-11-21 2014-02-12 三菱電機株式会社 Image processing apparatus and image processing method
KR101929494B1 (en) * 2012-07-10 2018-12-14 삼성전자주식회사 Method and apparatus for processing the image
JPWO2020195754A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3707725B2 (en) * 2000-05-30 2005-10-19 松下電器産業株式会社 Still image solid-state imaging device
JP2002158927A (en) * 2000-11-21 2002-05-31 Hitachi Kokusai Electric Inc Image signal synthesizer
JP2003101886A (en) * 2001-09-25 2003-04-04 Olympus Optical Co Ltd Image pickup device
JP2004064165A (en) * 2002-07-25 2004-02-26 Hitachi Ltd Imaging apparatus and the imaging method
JP2007027969A (en) * 2005-07-13 2007-02-01 Casio Comput Co Ltd Imaging apparatus and program
JP4987355B2 (en) * 2005-10-14 2012-07-25 京セラ株式会社 Imaging apparatus and imaging method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007312284A (en) 2007-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5354701B2 (en) Imaging device
US7636106B2 (en) Image processing apparatus and method, and program used therewith
JP4987355B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP5161706B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP4254969B2 (en) Imaging device
US7671892B2 (en) Image sensing apparatus, and control method, program, and storage medium of image sensing apparatus
KR101231494B1 (en) Image processing device and method, and computer readable recording medium having program recorded thereon
JP2007110486A (en) Imaging apparatus
JP2006245784A (en) Solid-state imaging apparatus and driving method thereof, and imaging system
JP5746521B2 (en) IMAGING DEVICE, ITS CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM
JP2007060449A (en) Imaging apparatus
JP4769634B2 (en) Imaging device and noise removal method in imaging device
JP2007243917A (en) Imaging apparatus and image processing program
JP5014168B2 (en) IMAGING SYSTEM AND IMAGING SYSTEM CONTROL METHOD
JP4739998B2 (en) Imaging device
JP5159235B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP2006148550A (en) Image processor and imaging device
JP2008236739A (en) Imaging apparatus and imaging method
JP5179859B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP5341536B2 (en) Imaging device
JP2006086791A (en) Solid imaging apparatus, control circuit and control method for solid imaging device
JP2007028496A (en) Image processing apparatus, image processing method, program and storage medium
JP4449777B2 (en) Imaging apparatus, image processing apparatus and method, recording medium, and program
JP5721552B2 (en) Imaging apparatus and image composition method
JP2001086413A (en) Image pickup device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110607

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110620

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees